Procesos Geodinámicos Internos de la Tierra
Energía Interna de la Tierra: Origen y Transmisión
La energía interna de la Tierra se origina y transmite a través de mecanismos como el flujo térmico y las corrientes de convección del manto. Al adentrarse en la Tierra, se observa un aumento de temperatura. Este gradiente geotérmico es de 1°C/33m de profundidad, aunque solo se mantiene en los primeros kilómetros.
Las energías geotérmica y radiactiva son las principales responsables de los procesos geológicos internos. El origen de estas energías es el siguiente:
- En las primeras etapas de la evolución de la Tierra, se produjo una diferenciación por densidades que formó el núcleo y el manto. Este proceso liberó una gran cantidad de calor.
- Parte de ese calor permanece en el núcleo y es transferido hacia el exterior mientras el núcleo externo cristaliza lentamente.
- Este calor, junto con el generado por algunos isótopos radiactivos, contribuye a mantener el sistema de convección en el núcleo externo.
- En las etapas iniciales de la historia terrestre, la temperatura aumentó significativamente debido a los impactos de planetoides.
- Actualmente, en la parte inferior de la corteza, también se produce calor por la descomposición de isótopos radiactivos, especialmente abundantes en la corteza continental.
El transporte de calor hacia el exterior para mantener la actividad de los procesos geológicos internos depende de los siguientes factores:
- Generación de calor por la descomposición de isótopos radiactivos en el interior de la Tierra.
- Transferencia de calor del núcleo al manto.
- Transporte de calor por convección en el manto.
- Transferencia de magmas y otros fluidos del manto a la corteza.
- Transferencia de calor por conducción del manto a la corteza.
Tectónica de Placas: Fundamentos y Procesos
La teoría de la tectónica de placas explica las causas y la localización de la mayor parte de los procesos geológicos que actúan sobre la superficie de la Tierra, especialmente los procesos geológicos internos. Los grandes ciclos en la evolución de la corteza terrestre están intrínsecamente relacionados con procesos dinámicos en el manto y en el núcleo.
Conceptos Fundamentales de la Tectónica de Placas
Placa Litosférica
Es una de las grandes porciones en que está dividida la litosfera terrestre. La separación entre placas se denomina borde.
Bordes de Placas
- Borde constructivo: Lugares donde se genera nueva corteza oceánica, denominados dorsales oceánicas.
- Borde destructivo: Lugares donde se destruye corteza oceánica, denominados zonas de subducción. En ellos se forman las grandes cadenas montañosas.
- Borde pasivo (o transformante): En ellos ni se genera ni se destruye corteza; las placas se deslizan en sentido contrario, formando fallas transformantes.
Isostasia: El Equilibrio Gravitacional de la Corteza Terrestre
La corteza terrestre flota sobre el manto, de manera similar a un iceberg en el océano. El material flotante se hunde en un porcentaje variable, pero siempre mantiene una parte emergida. Así, la condición de flotabilidad no depende del tamaño; cuando la parte emergida pierde volumen y peso, la parte sumergida asciende para compensar el equilibrio.
Cada bloque individual, ya sea una placa o un bloque delimitado por fallas, tiende a alcanzar este equilibrio. La isostasia es un concepto fundamental para la formación y mantenimiento del relieve terrestre. Los continentes son menos densos que el manto, y también que la corteza oceánica. Cuando la corteza continental se pliega, acumula una gran cantidad de materiales en una región concreta. Una vez terminado el ascenso, comienza la erosión.
Sismicidad: Origen y Medición de los Terremotos
Los terremotos son deformaciones elásticas que se originan por la liberación de la energía acumulada en una roca. La mayor parte de los terremotos se producen en las zonas de falla, especialmente en los límites entre placas. Los terremotos se originan por tres tipos de esfuerzos sobre la litosfera:
- Compresivos: Producen fallas inversas.
- Distensivos: Producen fallas normales.
- De cizalla: Producen fallas de desgarre.
La energía liberada en un terremoto se extiende como un tren de ondas a partir de un foco o hipocentro, que es el lugar donde se origina. El epicentro es la zona de la superficie terrestre situada en la misma vertical del foco; por lo tanto, es el lugar donde la magnitud del sismo es máxima.
Las deformaciones que se producen en las rocas son captadas por los sismógrafos (aparatos de medida) y se registran en sismogramas (representaciones gráficas) que permiten localizar el epicentro del sismo, su magnitud y la profundidad del foco. Además del terremoto principal, los sismógrafos detectan vibraciones precedentes, denominadas precursores, y vibraciones posteriores, denominadas réplicas.
Parámetros para Medir Terremotos
- Magnitud: Es la energía liberada por el sismo, indicando el grado de movimiento en el lugar donde ha sucedido. Se mide con la escala de Richter, que cuantifica la energía liberada en un rango de 1 a 10. Esta escala es logarítmica. Un inconveniente de esta escala es que no mide la duración del sismo (lo normal es de unos segundos, pero puede durar varios minutos).
- Intensidad: Mide los daños producidos a través de la escala de Mercalli. Se representa en números romanos (mediante isosistas).
Predicción y Prevención Sísmica
Si bien es imposible predecir un terremoto con exactitud, estos no se producen al azar y las predicciones a largo plazo son más fiables. Suele haber indicios previos como el cambio en el comportamiento de los animales, la disminución de la velocidad de las ondas P o el aumento de emisiones de radón.
Una forma bastante eficaz es la localización de fallas activas, ya que el 95% de los sismos se originan en ellas. Con los datos disponibles, se elaboran mapas de peligrosidad sísmica.
Para prevenir los daños, existen medidas de dos tipos:
Medidas Estructurales
Deben seguirse unas normas de construcción para evitar la vulnerabilidad de las edificaciones. Algunas de estas medidas incluyen:
- Construir sin alterar la topografía del lugar.
- Construir edificios simétricos, equilibrados y rígidos.
- En suelos blandos, los edificios deben ser bajos y no muy extensos en superficie.
- Las conducciones de gas y agua deben ser flexibles y contar con sistemas de cierre automático.
Medidas No Estructurales
La ordenación del territorio, la educación pública y los sistemas de alerta y emergencia son los mejores métodos para mitigar la gravedad de los terremotos.
Relación entre Meteorización y Clima
Los climas influyen directamente en los procesos de meteorización. Por ejemplo:
- La acción del hielo es típica de zonas de montaña.
- El crecimiento de cristales de sal es característico de climas áridos.
- La acción de organismos es abundante en climas tropicales y templados.
Erosión, Transporte y Sedimentación en Ambientes Templados
La erosión es un proceso dinámico donde los materiales resultantes de la meteorización son desplazados a través de la superficie terrestre, tanto en ambientes continentales como oceánicos. Cuando la energía de transporte se reduce, se produce la sedimentación. El resultado combinado de la erosión y la sedimentación es la constante modificación del relieve terrestre.
Recursos Energéticos: Combustibles Fósiles
Carbón: Origen, Clasificación y Usos
El carbón es el combustible fósil más abundante y fue la principal fuente energética durante la Revolución Industrial. Solo se ha explotado una pequeña parte de las reservas; las reservas conocidas permitirían el abastecimiento energético durante varios siglos, pero a costa de una enorme contaminación ambiental.
El carbón presenta un problema principal: su transporte es complicado. Esto provoca que el 90% de su uso se concentre cerca de los yacimientos.
El carbón se originó por la acumulación de restos vegetales en ambientes sedimentarios. El tipo de ambiente en el que se forma influye directamente en la facilidad o dificultad de su explotación.
El valor del carbón está determinado por la cantidad de energía que almacena; generalmente, cuanto más carbono contiene, mayor es su poder calorífico. Se clasifica en tres tipos principales:
- Lignito: Contiene aproximadamente un 70% de carbono.
- Hulla: Contiene aproximadamente un 80% de carbono.
- Antracita: Contiene entre el 90% y el 95% de carbono.
Petróleo: Formación y Usos
El petróleo se origina por la descomposición de organismos atrapados en sedimentos marinos. Este proceso de descomposición genera moléculas compuestas de hidrógeno y carbono (hidrocarburos). La más sencilla es el metano (CH₄), que forma parte del gas natural. Los hidrocarburos con un elevado número de átomos de carbono son líquidos y forman el petróleo, junto con otras sustancias líquidas y semisólidas.
La composición del petróleo es enormemente variada y cambia de un yacimiento a otro. Para su formación y acumulación, se requieren tres condiciones principales:
- Una roca madre (donde se genera el petróleo).
- Una roca almacén (donde se acumula).
- Una trampa (estructura geológica que impide su escape).
La formación del petróleo requiere que los organismos sean enterrados rápidamente para impedir su degradación. El proceso de formación se da entre 1 y 7 km de profundidad, donde las temperaturas oscilan entre 40 y 250°C. Se distinguen varios tipos de petróleo según su densidad; los petróleos menos densos son los de mayor calidad.
El petróleo es indispensable para la civilización actual; mediante su refinado, se obtienen productos para usos energéticos y diversas materias primas. Además, el petróleo se transporta y almacena con facilidad.
La exploración geológica ha permitido encontrar la mayoría de los yacimientos petrolíferos. Aunque el cálculo de la cantidad restante es complejo, se estima que el agotamiento se encuentra en un futuro cercano. El reparto desigual de los yacimientos genera conflictos geopolíticos.
Con el petróleo se fabrican combustibles, lubricantes, fibras textiles, plásticos, detergentes, parafinas, betunes, resinas, abonos, herbicidas, disolventes, entre otros. No es de extrañar que se le denomine “oro negro”.